【儀表網 研發快訊】中國科學院上海高等研究院在上海光源科學中心組織召開了“高加速梯度高品質因數1.3 GHz超導加速模組”測試鑒定會。1.3 GHz超導加速模組是X射線自由電子激光和粒子對撞機等大科學裝置的核心關鍵設備。中國科學院上海高等研究院自主攻克了超導加速模組系列重大關鍵技術，實現了超越現有國際最高水平的射頻性能，標志著我國在超導加速技術領域取得了重大進展。
 

　　專家組現場測試表明，該超導加速模組在連續波模式166.05 MV腔壓下穩定工作，八腔均為20 MV/m，2K總熱負載為104.9 W，模組品質因數Q0為4.0×1010；模組在連續波模式223.77 MV腔壓下穩定工作，2K總熱負載為194.9 W，模組品質因數Q0為3.4×1010；模組在連續波模式241.31 MV腔壓下穩定工作，2K總熱負載為236.4W，模組品質因數Q0為3.2×1010；模組在占空比10%脈沖模式247.55 MV腔壓下穩定工作；模組在所有測量工況下均無場致發射。
 

　　專家組認為，中國科學院上海高等研究院研制的中溫烘烤工藝1.3 GHz超導加速模組(8×9-cell腔)的加速梯度和品質因數，以及高功率輸入耦合器射頻老煉功率等性能，滿足了強流連續波電子加速器超導加速模組的要求。該模組的總腔壓和品質因數超過了國際上已有同類型超導加速模組的水平。該模組的成功研制，為建設高品質因數強流超導加速器進一步奠定了堅實的基礎，也為其在高品質因數、高加速梯度超導加速器上的應用提供了可能性。
 

　　中國科學院上海高等研究院承擔了上海市市級科技重大專項“硬X射線自由電子激光關鍵技術研發及集成測試”和國家重大科技基礎設施“硬X射線自由電子激光裝置”的超導加速器建設。基于前期建立起的超導腔表面處理平臺(無錫平臺)、模組總裝和測試平臺，從2021年起，模組團隊攻克了腔串超凈組裝、模組總裝集成、整機消磁、快速降溫和老煉測試中遇到的諸多技術難題，形成了一套完整的組裝規范流程，先后研制出BCP工藝八腔模組樣機、高Q工藝八腔模組樣機、注入器單腔模組和ABBA型八腔模組和主加速器L1段摻氮八腔模組CM01，同時培養了一支高水平的技術隊伍。本次測試的高加速梯度高品質因數超導加速模組安裝了八支全國產超導腔，八套國產高功率輸入耦合器以及國產超導磁鐵、低溫恒溫器等關鍵部件。超導加速模組2024年7月在中國科學院上海高等研究院完成總裝，并交至測試平臺開展射頻性能水平測試。
 

　　該超導加速模組的成功研制，為我國正在建設及規劃中的多個重大科技基礎設施，如上海硬X射線自由電子激光裝置、深圳中能高重復頻率X射線自由電子激光裝置、未來高能環形正負電子對撞機等超導加速模組的研制和批量生產提供強有力的技術支撐。
 

　　該超導加速模組由張江實驗室立項，中國科學院上海高等研究院承擔研制，研制過程中得到了上海市市級科技重大專項“硬X射線自由電子激光關鍵技術研發及集成測試”、國家重大科技基礎設施“上海硬X射線自由電子激光裝置”、國家自然科學基金杰出青年科學基金等項目的支持。
 

　　測試鑒定專家組由來自中國科學院高能物理研究所、中國科學院近代物理研究所、中國科學院大連化學物理研究所、中國科學院上海高等研究院、北京大學、清華大學、中國科學技術大學、中國工程物理研究院應用電子學研究所及深圳綜合粒子設施研究院的12位專家組成。中國科學院高能物理研究所潘衛民研究員擔任鑒定專家組組長。
 

圖1 水平測試隧道內的1.3 GHz超導加速模組